RU2749799C1

RU2749799C1 - Wind power aggregate

Info

Publication number: RU2749799C1
Application number: RU2020122491A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Литвиненко; Георгий Владимирович Кудрявцев; Федор Александрович Авдеев
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-06-17

Abstract

FIELD: wind power.SUBSTANCE: invention relates to the area of wind power and can be used to generate electricity. The wind power aggregate is comprised of a tower 1, a slow-speed and a high-speed wind wheels 10 and 13 with a horizontal rotation axis, rotor elements 5 and a stator 4, a rotatable base 2 with a stepped unit and a stabilizer 3. The wind power unit also comprises a planetary reducer consisting of a sun gear 11 and a central gear 8, satellites 9 with shafts 7. The gear 11 is connected with the shaft 12 of the wind wheel 10 located within the shaft 14 of the wheel 13. The shaft 14 is connected with the gear 8. The elements 5 are installed on the shafts 7 of the satellites 9. The stator 4 is located on the base 2.EFFECT: invention is designed to improve weight and dimensional indicators, eliminate vibration and adapt to variable wind speed.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии.The invention relates to the field of wind energy and can be used to generate electricity.

Известна конструкция генератора с расположением на башне поворотных ветроколес, снабженных устройством установки на ветер. [Патент РФ №2187019/ А.М. Литвиненко - Ветроэнергетическая установка/ опубл. Б.И. №22, 2002, F03 05/04, заявка №2001101281/06 от 16.01.2001.]The known design of the generator with the location on the tower of the rotary wind wheel, equipped with a device for installation on the wind. [RF patent №2187019 / A.M. Litvinenko - Wind power plant / publ. B.I. No. 22, 2002, F03 05/04, application No. 2001101281/06 dated 16.01.2001.]

Известный ветроэлектроагрегат содержит башню, две соединенные под углом рамы, связанные с опорой в месте соединения с центральным опорным узлом, ветроколеса с горизонтальной осью, установленные на стойках (башнях) рам, поддерживающие тележки, мультипликаторы, генераторы и поворотные основания, отличающиеся тем, что рамы снабжены шарнирами, установленными в центральном опорном узле, и имеют направляющие механизмы и синхронизирующее устройство.The known wind power plant contains a tower, two frames connected at an angle, connected to the support at the junction with the central support unit, wind wheels with a horizontal axis mounted on racks (towers) of frames, supporting bogies, multipliers, generators and rotary bases, characterized in that the frames equipped with hinges installed in the central support unit, and have guiding mechanisms and a synchronizing device.

Недостатком данного устройства является наличие ветроколесных стоек, с генераторами традиционного классического типа, не обеспечивающими высокие линейные скорости относительно перемещения ротора и статора, особенно при низких скоростях ветра.The disadvantage of this device is the presence of wind wheel struts, with generators of the traditional classical type, which do not provide high linear speeds relative to the movement of the rotor and stator, especially at low wind speeds.

Также известен ветроэлектроагрегат, который включает в себя башню, ступенчатый узел, при этом поворотное основание снабжено стержнями со статорными элементами, а на лопастях ветроколеса установлены роторные элементы. [Патент РФ №2334895/ А.М. Литвиненко - Ветроэлектроагрегат / опубл. Б.И. №27, 27.09.2008, F03D 9/00, заявка №2007111234/06 от 27.03.2007].Also known is a wind power plant, which includes a tower, a stepped unit, while the rotary base is equipped with rods with stator elements, and rotor elements are installed on the blades of the wind wheel. [RF patent No. 2334895 / A.M. Litvinenko - Wind turbine / publ. B.I. No. 27, September 27, 2008, F03D 9/00, application No. 2007111234/06 dated March 27, 2007].

Недостатком устройства являются большие массогабаритные показатели, связанные с наличием большого числа несущих элементов.The disadvantage of the device is the large weight and dimensions associated with the presence of a large number of load-bearing elements.

Из известных аналогов наиболее близким к заявленному, по совокупности существенных признаков, является ветроэлектроагрегат по патент РФ №2634461/ А.М. Литвиненко, заявка №201510107/06 от 12.01.2015, опубл. 30.10.2013, Бюл. №31.Of the known analogs, the closest to the claimed one, in terms of the totality of essential features, is a wind power unit under RF patent No. 2634461 / А.М. Litvinenko, application No. 201510107/06 dated 12.01.2015, publ. 30.10.2013, Bul. No. 31.

Ветроэлектроагрегат содержит башню, ветроколесо с горизонтальной осью вращения и роторными элементами, поворотное основание со ступичным узлом и стабилизатором, статорные элементы, и выполнен таким образом, что статор составлен из двух групп, верхней и нижней. Статорные элементы верхней группы выполнены круглой формы, установлены в зоне роторных элементов, расположенных по длине лопастей ветроколеса и снабжены отверстием, которое фиксирует их на башне, а статорные элементы нижней группы закреплены на дискообразном основании в зоне торцевых роторных элементов.The wind turbine contains a tower, a wind wheel with a horizontal axis of rotation and rotor elements, a rotary base with a hub unit and a stabilizer, stator elements, and is made in such a way that the stator is composed of two groups, upper and lower. The stator elements of the upper group are made of a circular shape, installed in the area of the rotor elements located along the length of the blades of the wind wheel and provided with a hole that fixes them on the tower, and the stator elements of the lower group are fixed on a disk-shaped base in the area of the end rotor elements.

Кроме увеличенных массы и габаритов, такое исполнение приводит к ощутимым вибрациям ветроколеса, устранение которых, в свою очередь, связано с уменьшением электроотдачи.In addition to the increased weight and dimensions, this design leads to tangible vibrations of the wind wheel, the elimination of which, in turn, is associated with a decrease in electrical output.

Изобретение направлено на улучшение массо-габаритных показателей, устранение вибрации и адаптацию к переменной скорости ветра.The invention is aimed at improving weight and dimensions, eliminating vibration and adapting to variable wind speed.

Это достигается тем, что ветроэлектроагрегат, содержащий башню, ветроколеса с горизонтальной осью вращения, роторные элементы и статор, поворотное основание со ступичным узлом и стабилизатором, согласно изобретению, содержит планетарный редуктор, в составе солнечной и центральной шестерен, сателлитов с валами, при чем солнечная шестерня соединена с валом тихоходного ветроколеса, который размещен внутри вала быстроходного колеса, а он, в свою очередь, соединен с центральной шестерней, на валах сателлитов установлены роторные элементы, а статор размещен на поворотном основании.This is achieved by the fact that the wind turbine containing a tower, wind wheels with a horizontal axis of rotation, rotor elements and a stator, a rotary base with a hub unit and a stabilizer, according to the invention, contains a planetary gearbox, consisting of the sun and central gears, satellites with shafts, and the solar the gear is connected to the shaft of the low-speed wind wheel, which is located inside the shaft of the high-speed wheel, and it, in turn, is connected to the central gear, rotor elements are installed on the shafts of the satellites, and the stator is located on a rotary base.

Достижение технического результата обусловлено соединением солнечной и центральной шестерни соответственно с валом тихоходного и быстроходного ветроколес.The achievement of the technical result is due to the connection of the sun and central gears, respectively, with the shaft of low-speed and high-speed wind wheels.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где показана кинематическая схема агрегата.The essence of the invention is illustrated by the drawings, which show the kinematic diagram of the unit.

Ветроэлектроагрегат содержит: башню 1, поворотное основание 2 со ступичным узлом и стабилизатором 3, на поворотном основании укреплен статор 4, в магнитное соприкосновение с которым через воздушный зазор входят роторные элементы 5, которые установлены на валах 7, вращающихся в подшипниках 6. На противоположных концах валов установлены сателлиты 9, входящие в зацепление с центральной шестерней 8, которая присоединена к полому валу 14, на противоположном конце которого установлено быстроходное ветроколесо 10. Сателлиты 9 входят так же в зацепление с солнечной шестерней 11. Тихоходное ветроколесо 13 вращает вал 12. Быстроходное ветроколесо 10 вращается в подшипнике 15.The wind turbine contains: a tower 1, a rotary base 2 with a hub unit and a stabilizer 3, a stator 4 is fixed on the rotary base, into magnetic contact with which through an air gap there are rotor elements 5, which are installed on shafts 7 rotating in bearings 6. At opposite ends shafts, satellites 9 are installed, which mesh with the central gear 8, which is attached to the hollow shaft 14, at the opposite end of which a high-speed wind wheel is installed 10. The satellites 9 also engage with the sun gear 11. The low-speed wind wheel 13 rotates the shaft 12. The high-speed wind wheel 10 rotates in bearing 15.

Ветроэлектроагрегат работает следующим образом. При низких скоростях ветра ветроколесо 10 и центральная шестерня 8 неподвижны, работает только ветроколесо 13, устройство представляет собой обычный планетарный редуктор с заторможенным центральным колесом. Роторные элементы 5 вращаются с повышенной скоростью, обеспечивая энергоотдачу статора в орбитальном режиме. При повышенной скорости ветра вступает в действие ветроколесо 10, центральная шестерня 8 вращается, также как и солнечная шестерня 11, роторные элементы 5 сами по себе не вращаются, но они вращаются в заторможенном состоянии относительно центральной оси, образуя как бы единый составной ротор, обеспечивающий повышенную энергоотдачу.The wind turbine works as follows. At low wind speeds, the wind wheel 10 and the central gear 8 are stationary, only the wind wheel 13 works, the device is a conventional planetary gearbox with a braked central wheel. The rotor elements 5 rotate at an increased speed, providing the energy output of the stator in orbital mode. At an increased wind speed, the wind wheel 10 comes into action, the central gear 8 rotates, just like the sun gear 11, the rotor elements 5 do not rotate by themselves, but they rotate in a braked state relative to the central axis, forming a kind of a single composite rotor, providing increased energy efficiency.

Достоинством данного ветроэлектроагрегата сегментного типа является улучшение массогабаритных характеристик за счет использования редуктора, кроме того, осуществляется адаптация к изменениям скорости ветрового потока ввиду наличия двухскоростного режима.The advantage of this segment-type wind turbine is the improvement in weight and size characteristics due to the use of a gearbox, in addition, adaptation to changes in the wind flow speed is carried out due to the presence of a two-speed mode.

Claims

A wind turbine containing a tower, wind wheels with a horizontal axis of rotation, rotor elements and a stator, a swivel base with a stepped unit and a stabilizer, characterized in that it contains a planetary gearbox, consisting of sun and central gears, satellites with shafts, and the sun gear is connected to the low-speed shaft a wind wheel, which is located inside the shaft of the high-speed wheel, and it, in turn, is connected to the central gear, rotor elements are installed on the shafts of the satellites, and the stator is located on a rotary base.